热应力对金属棒料内部损伤的机理研究

张立军　赵升吨　唐　勇

摘要：针对棒料热应力变频振动的下料方法，建立了带V型槽棒料在分段强制冷却过程中的热力耦合模型，利用ANSYS有限元软件，获得了棒料在强制循环水冷却过程中内部应力场的分布．数值模拟结果表明，棒料内部最大拉应力点位于V型槽尖端正下方O.34 mm附近，该处的轴向拉应力已超过材料的强度极限，在V型槽所在棒料断面上靠近尖端点处产生一条环形损伤带，在水流速度下，该损伤带随着绝热边界宽度的增加先增大后减小，存在一个大约2 mm宽的最佳绝热边界，可使损伤的程度达到最大。在等绝热边界宽度下，损伤带随着水流速度的增加逐渐地增大，当水流速度大于5 m/s时，对棒料的内部损伤较小。实验结果表明，有热应力作用比无热应力作用的棒料下料时间减少了15％以上，从而验证了热应力损伤对棒料下料作用的有效性。

关键词：热应力；金属棒料；损伤带

中图分类号：TG306文献标志码：A文章编号：0253—987X(2009)01—0099—04